小知识

下设计并发程序时会遇到两类资源不够用

• 硬件资源
  解决方法是搭建集群
• 软件资源
  使用连接池，比如线程池，数据库连接池，目的就是服用软件资源

volatile实现原理

是站在硬件的层面分析实现原理，记录关键字

1. Lock前缀指令

2. 缓存锁定

3. 缓存一致性

lock前缀指令将缓存写会内存，并使其他cpu的该地址缓存失效，通过缓存一致性协议来修改内容，并将修改的内容存到当前cpu的缓存中，这样可以保证修改的原子性，这就叫缓存锁定。 其他cpu缓存已经设置为无效标志，通过嗅探来发现一个处理器打算将修改的缓存放到哪个地址，当其他处理器再次调用原来缓存时，检测到缓存失效，会强制执行缓存行填充，将最新的数据填充到缓存中。 这一样就保证了数据的一致性。

volatile使用优化

• LinkedTransferQueue
• 追加字节优化队列出队和入队

synchronized的实现原理与应用

1.Java中的每一个对象都可以作为锁

• 对于普通同步方法，锁是当前实例对象。 ·
• 对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。 ·
• 对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。

2.实现原理

• monitorenter必须有对应的monitorexit与之配对（其实就相当于操作系统中的PV操作）

• 任何对象都有 一个monitor与之关联，当且一个monitor被持有后，它将处于锁定状态。（其实就相当于操作系统中的PV操作）

3.对象头
要理解对象头存储的信息

• HashCode
• 分代年龄
• 锁标记

2.2.2. 锁的升级与对比
为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”。
锁一共有4种状态，锁能升级不能降级

• 无锁状态、
• 偏向锁状态、
• 轻量级锁状态
• 重量级锁状态

1.偏向锁

• 测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1
• 等到竞争出现才释放锁的机制
• 在jvm中关掉偏向锁，程序默认进入轻量级锁状态
  偏向初始化流程
  

2.轻量级锁

• 自旋（循环查询）

2.3 原子操作的实现原理

2. 处理器如何实现原子操作
   处理器提供总线锁定和缓存锁定两个机制来保证复杂 内存操作的原子性。

• 所谓总线锁就是使用处理器提供的一个 LOCK＃信号，当一个处理器在总线上输出此信号时，其他处理器的请求将被阻塞住，那么该 处理器可以独占共享内存

总线锁开销太大，在总线锁期间其他处理器不能访问内存，进而出现使用缓存锁定代替总线锁定来进行优化。

并且在Lock操作期间被锁定，那么当它执行锁操作回写到内存时，处理器不在总线上声 言LOCK＃信号，而是修改内部的内存地址，并允许它的缓存一致性机制来保证操作的原子 性，（没懂这是什么意思？）

3.Java如何实现原子操作
（1）使用循环CAS实现原子操作

（2）CAS实现原子操作的三大问题

1）ABA问题

• ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面 追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加1，那么A→B→A就会变成1A→2B→3A。
• JDK的Atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题

2）循环时间长开销大。

3）只能保证一个共享变量的原子操作、

• 加锁
• 将多个共享变量合成一个共享变量来操作（两个共享变量i＝2，j=a，合并一下ij=2a，）

（3）使用锁机制实现原子操作

• 有意思的是除了偏向锁，JVM实现锁的方式都用了循环 CAS，即当一个线程想进入同步块的时候使用循环CAS的方式来获取锁，当它退出同步块的时 候使用循环CAS释放锁。

第3章 Java内存模型